卡车企业动力电池供应保障策略研究

李 霖 黄 磊

(东风商用车技术中心 ,武汉, 430056)

电动乘用车得到快速发展的深层原因之一是用户的消费观念正在发生改变。以前，奔驰绝不会采用与奇瑞QQ同款的发动机，而现在特斯拉和宏光MINI EV的动力电池都采用宁德时代产品。动力电池+电机本质上相当于传统的油箱+发动机，两者在存储、转化能量方面并无二致，都对车辆动力经济性有着重要影响。过去，用户津津乐道的是发动机的品牌和性能；现在，用户关注的则是谁家的座舱、智能系统强，并不在意电池、电机和BMS(电池管理系统)。这种用户观念的巨变才是电动乘用车乘风而起的深层原因，而大众ID卖不过特斯拉、蔚小理也是基于同样的理由。但是，在卡车尤其是重卡领域，是否依然遵循这种逻辑呢？

笔者认为重智能、轻动力的产品逻辑在电动重卡行业是不成立的。卡车的生产资料属性导致其基本的运输功能更重要，用户更看重的是实用性及盈利能力。基于这一原因，电动卡车的侧重点将与电动乘用车截然不同，更重视动力经济性和成本，而非座舱等系统。

由此可见，电动卡车企业更需要重视动力电池、电机和BMS(电池管理系统)等，在电池系统的技术开发及供应保障方面应采取与乘用车企业不同的策略。

1 电动重卡发展现状

目前，纯电动重卡仍处于起步阶段。2020年，我国新能源重卡销量2619辆，2021年新能源重卡销量大幅上升至1万0448辆，但在重卡总销量中占比仍不到1%，其中换电重卡又占了很大部分。

由于总量较小，卡车企业尚未认识到保障电池供应的重要性，类似于只有“缺芯”之后才明白“芯”的可贵。多数卡车企业目前暂无远期规划，即使一汽解放、戴姆勒、沃尔沃这样的领先企业多数也是采取与电池企业合作的简单策略，例 如：2021年5月，宁德时代宣布与戴姆勒卡车深化合作，将 于2024年 为梅赛德斯-奔驰eActros LongHaul电动卡车供应锂离子电池包，供应期将超过2030年。此外，双方还将对下一代电芯和电池包进行共同设计与开发；2021年12月，有报道称，三星SDI将向沃尔沃集团提供包括电动汽车电池在内的电池组；2022年1月29日，一汽解放与宁德时代签署《五年供需联动协议》，加强双方在动力电池产品供应端的紧密合作。

2 重卡电动化将带来巨大冲击

图1 2021年1-12月新能源重卡企业销量TOP15

目前，电动卡车性能已可覆盖除长途货运之外的所有场景。随着电池及充换电技术、网络的发展，2025年左右即将满足长途运输的需求，而长途货运车辆是重卡中的大头，例如：2021年牵引车销量为67.7万辆，占重卡总量(139万辆)的1/2左右。这意味着纯电动卡车性能即将覆盖所有应用场景，也意味着纯电动卡车销量将大幅上升。

图2 零排放车辆分板块应用趋势

虽然具体时间、占比在现阶段还不明确，但增长趋势是一定的。假定中国市场重卡销量的10%为纯电动卡车，数量上估算为10万辆左右；占比50%的话，则将达到50万辆。

有数据测算，如果美国所有MOU签署州(指2020年7月签署了《联合谅解备忘录》的15个州和哥伦比亚特区)都采用ACT 《先进清洁卡车(法案)》规则，2024-2035年将推动75.6万辆零排放卡车得到部署，还有报告称美国2030年纯电动牵引车年销量将达到4万辆。

目前，纯电动换电重卡电池容量多为300 kWh左右，将来的充电重卡电池会在500～800 kWh左右，例如：沃尔沃新一代VNR为565 kWh。取中间值500 kWh计算，1辆重卡相当于10辆乘用车(2021年12月，中国纯电动乘用车平均带电量48.6 kWh/辆）。

图3 美国牵引车-挂车销量及存量(假定2040年前过渡到100%销售零排放车辆)

以中国重卡销量的10% (10万辆) 为纯电作为示例，所需电池容量为10万辆×500 kWh=50 GWh，这个数字将占2021年中国动力电池装车量的1/3(2021年，中国动力电池装车量累计154.5 GWh)。这意味着，重卡电动化的发展将对电池产能和供应造成很大冲击。

虽然电池成本在过去10年中确实大幅降低，但并不一定意味着所有重卡厂商都能够获得有吸引力的电池采购和定价渠道，电池成本和采购挑战仍然是当前面临的重要问题。解决电池成本和规模的努力将是卡车厂商相互竞争及成功交付满足车队预算的电动卡车产品的关键。

3 重卡厂商将面临的电池供应困难

在保障电池供应方面，相比乘用车企业，卡车企业将面临更多困难。如前所述，卡车更重视动力经济性和成本，因此除了电动乘用车厂商需要面对的电池供应问题之外，还需要面对卡车独有的电池系统相关困难，主要包括以下几点：

⑴动力电池产能目前处于爬升阶段，几乎所有生产能力都已交付给与供应商签订合同并享有诱人价格的现有客户。卡车市场的客户可能需要支付额外费用才能获得一小部分容量，即使在这种条件下，如果原有客户的需求增加，卡车客户的供应也可能无法持续。

⑵电动卡车与乘用车巨大的规模差异至关重要。电池厂商倾向于优先考虑大批量乘用车生产的电池采购能力，而不是小批量卡车需求(可能是低优先级)。由于发展较慢，卡车厂商初期的容量和规模较小，须知目前电动乘用车的市场规模比电动商用车的市场规模高3个数量级(2021年全球电动汽车销量达到420万辆，市场占有率从3.1%翻倍至6.2%)。此外，目前采购电池时，规模化大批量价格点主要是通过交付“实际”产量实现的，而不是通过“预测”或“承诺”产量实现的，这对于受经济周期影响而产量波动较大的卡车企业来说是不利的。并且，卡车车型有多品种、小批量的特点，相比之下，乘用车车型较少、批量较大，因此卡车有着开发频次较高、单一车型规模较小的劣势。

⑶基于卡车的工具属性，其额外的附加值相对较低，对占整车成本大头的动力电池的成本要求非常严格。而且与乘用车企业相比，卡车企业的利润率通常较低，难以负担较高的电池价格。由于电池相关技术发展的限制，电动卡车将被迫在很长时间内与柴油卡车竞争，这意味着电动卡车的最终目标价格将受到严重制约。

⑷电动卡车对工况、寿命、可靠性、车辆性能、电池性能、快充性能等要求远超普通乘用车，因此也会对电池系统提出特有的要求。专用电池组及系统的开发、验证及加工等成本将对卡车厂商的最终电池组价格产生一定影响。由于开发成本的不利影响，一些卡车厂商最初有意选择避免在其产品中使用定制包装，而是将已成熟的乘用车电池组设计应用于卡车应用，例如：目前多数企业采用宁德时代的电池。这一策略在一定程度上已被证明是有效的，但电池组的定价水平仍高于乘用车。另外，卡车厂商对不断提高快速充电水平的需求也将推动电池组设计的改变，并由此产生巨额成本。例如：正在开发中的兆瓦(MW)充电系统需要对电池系统进行重大变更。

图4 2021年世界范围内电动车销量(按厂家)及主要市场占比

⑸采购专业知识及经验也非常重要。比亚迪和特斯拉的经验最丰富，其次如沃尔沃集团在设计完整的电池模块和电池组，以及高效采购电池方面的经验水平和组织能力被认为更加成熟，而其他多数卡车厂商在电池采购方面仍缺乏知识与经验。

图5 不同种类电池特性对比

⑹卡车领域的一些初创企业和新来者(如：特斯拉)能够通过股东资金覆盖前期投资，并对其产品进行更具竞争力的定价，但是大多数传统卡车厂商需要遵循传统的经济运营模式。在预测电动汽车需求、估算价格/成本(利润率)以及在项目生命周期内分配投资时，传统卡车制造商可能更倾向于采用传统方法。这些方法和边界条件为致力于引进纯电动卡车等新技术的传统公司带来了重大的限制和挑战，包括电动卡车充电基础设施、有限的续驶里程以及车队客户的其他运营需求等。相比之下，新进入者能够补贴新车价格溢价或使用股东资金建设专用的车队电动汽车充电站，其商业模式可能更具投机性。特斯拉之所以能够在全美范围内成功地引入充电网络是由于特斯拉的股东愿意弥补这些运营损失，他们相信自己的股票价值会增值——最终会得到回报。对于许多传统卡车厂商而言，这种类型的融资策略及其对向车队客户交付价格的影响可能不是一种可行的选择。

图6 各企业电池供应链战略示例

4 乘用车电池供应链战略变化趋势

2021年，我国动力电池装车量154.5 GWh, 排名前3家、前5家电池厂商占总装车量比例分别为74.2%和83.4%，行业集中度较高。虽然产能在急剧扩张，但短期内可能还无法满足所有行业需求。此外，还需要考虑原材料价格波动、地缘政治影响等因素。因此，在可预测时间段内，动力电池仍会成为影响电动车辆发展的重要因素。

汽车行业常见的供应模式为垂直集成、混合集成和水平集成，重要总成通常采用垂直集成(内制)方式以保障供应、提高产品竞争力，典型的例子是动力总成。之前的发展趋势是向水平集成分业方式发展，但由于近期的逆全球化动向，垂直集成有重新抬头的趋势。

许多乘用车厂商正在通过其电池采购战略寻求垂直集成，并在某些情况下建立重要的合作伙伴关系，在电池制造商甚至原材料供应商中占有股权，力图保证电池供应安全。

众所周知，特斯拉在松下、LG、三星、CATL等电池制造合作伙伴之间扩大采购。此外，大众、宝马、戴姆勒奔驰、本田等也在寻求保障电池供应的安全性。例如：大众将与3家电池生产合作伙伴在欧洲建立6家40 GWh/年的电池工厂。此外，大众还报告称仍将从LG Chem、三星SDI、SKI和宁德时代采购电池供应其他地区，这将大大节约成本并建立更可靠的供应链。

5 电动重卡企业电池供应策略探讨

显然，大多数重卡制造商尚未以与乘用车市场类似的方式扩大其电池制造能力，仍然完全采用水平集成的方式依赖电池供应商，但也有一些卡车厂商制订了自己的战略电池计划，采用垂直集成或者混合集成策略：

⑴比亚迪在北美市场提供纯电动公交客车和8级纯电动卡车(TT8)，以汽车级规模进行垂直集成电池生产。

⑵特斯拉正致力于发布一款8级纯电动卡车(Semi)，该卡车将利用特斯拉的内部电池生产能力。

⑶2020年，斯堪尼亚投资1亿瑞典克朗新建电池工厂，把从Northvolt采购的电芯组装成电池模组和电池包，再裁剪成适合该公司汽车模组的尺寸。该厂于2021年初开始动土建设，预计于2023年投入运营。

⑷Lion Electric宣布计划在美国建造一个投资1.85亿美元的电池模块和电池组制造厂，产能高达5 GWh/年。

⑸Freightliner宣布计划在美国制造完整的电池组。

特斯拉和比亚迪的垂直集成自产策略可获得最低的价格和最安全的电池采购条件(有数据表明，特斯拉电池包成本比通用汽车低10%，比其他企业低24%)，但需要较高的资本投资，这反过来会降低响应不断变化的市场条件的灵活性。实际上，这种方法仅适用于电池生产线达到最小临界规模(如：＞5 GWh/年的生产需求)的厂商。纯垂直集成方法的另一个主要优势是能够为车队客户提供最具成本效益的保修政策(比亚迪将其电池集成到比亚迪公交和重型卡车平台上，可提供12年保修)。BMS策略和车辆运行条件(例如：环境温度、振动和其他环境/操作条件)，以及电池在车辆上的安装位置、电池使用工况等是影响电池实际寿命的重要因素。通常，电池供应商很少直接参与电池系统的设计和验证过程，因此电池供应商无法承担保修风险。

另外，一些卡车厂商采取了一种混合垂直集成方法，即：从领先供应商(如LG Chem、三星SDI、SKI、宁德时代等)处采购电池，并开发自己的内部模块、组件和BMS解决方案，包括设计、验证和生产。优点是大大减少了资本投资，同时保留了完全垂直集成的许多优点(减少价值链加价、优化电池包设计等)。然而，这种方法不太可能提供与完全垂直集成方法相同级别的电池单元采购安全性或保修。然而，与从独立第三方采购整个系统解决方案的其他厂商相比，这种方法通常会带来竞争优势。

如果卡车厂商尚未具备必要的规模或工程和采购能力，则最好将其电池组外包给第三方系统集成商。这种方法就资本投入而言，进入的门槛最低，并且具有提高灵活性的潜力。当然这种方法的电池包成本最高。

表1 不同电池采购策略比较

图7 商用车电池组成本趋势

6 需要考虑的其他因素

据YUNEV(运输市场业务管理及咨询服务提供商)分析，由于商用车行业电池采购规模、经验和成熟度的普遍改善，预计会出现电池成本变化范围的缩小以及成本下降的强劲趋势。

电动重卡企业采购电池时应考虑如下因素：第一，从具有超大工厂规模和理想质量控制的电池供应商处采购，以确保低成本电池供应；第二，确保电池供应商同时具有足够的过剩生产能力，以满足卡车厂商的需求；第三，确保供应商的开发能力；第四，确保获得足够长的维保周期。

7 小结与建议

如前文所述，电动重卡的应用发展趋势落后于电动乘用车，但将很快步入快速导入期。由于单辆电动重卡所需电池容量远远大于乘用车，形成市场规模后将对电池产能带来较大冲击，同时也会对电动重卡企业的发展前景造成重要影响，因此电动重卡企业应研讨合理的电池供应保障策略，未雨绸缪，为即将到来的竞争新形势作好准备。

笔者对电动重卡企业提出几点关于动力电池系统得相关建议：一是，研究、制订合理的电动重卡技术及产品战略规划；二是，重视电动重卡整车控制及管理、BMS、充换电技术、电动解决方案等技术的开发；三是，积累电池系统采购相关知识及经验；四是，研究电池供应保障策略，研讨电池供应模式(垂直集成、混合集成、水平集成)的优劣势，并结合本企业的技术及产品战略规划，确定符合本企业业务需求的动力电池供应模式。